Обґрунтування структурних параметрів жорстко- пружного абразивного інструмента Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Лiтература

1. Соколовський Я.1., Петр1в О.М. Чисельне моделювання нестацiонарних полiв теп-ломасоперенесення в процесi пресування деревостружкових плит// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: УкрДЛТУ. - 2004, вип. - С. 57-59.

2. Соколовський Я.1., Петр1в О.М. Визначення впливу технологiчних факторiв на теп-ломасоперенесення в процесi пресування деревостружкових плит// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: УкрДЛТУ. - 2004, вип. 14.7. - С. 76-83.

3. Тулейко В.В. Оптимизация режима горячего прессования древесностружечных плит увеличенной толщины// Деревообрабатывающая пром-сть. - 2000, № 6. - С. 15-17.

4. Отлев И.А., Жуков Н.И. Оптимальная диаграмма прессования ДСП при// Деревообрабатывающая пром-сть. -1988, № 6. - С. 8-10.

5. Зиединьш И.О. Изучение возможностей интенсификации процесса прессования стружечных плит/ Автореф. дис. канд. техн. наук. - Р: ИХД Латвийской ССР. - 1965. - С. 27.

6. Петр1в О.М. Результати експериментальних дослщжень нестанщонарних темпера-турних полiв у процес пресування деревостружкових плит// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: УкрДЛТУ. - 2005, вип. 15.3. - С. 152-157.

7. Обливин А.Н. Тепло- и массоперенос в производстве древесностружечных плит. -М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 191 с.

8. Ганцюк В.М. 1нтенсифшащя процесу пресування ДСП в установках безперервно'1 дл/ Автореф. дис. канд. техн. наук. - Львiв: УкрДЛТУ. - 1996. - С. 18.

УДК 674.02: 621.923 1нж. 1.В. Петришак - НЛТУ Украни

ОБГРУНТУВАННЯ СТРУКТУРНИХ ПАРАМЕТР1В ЖОРСТКО-ПРУЖНОГО АБРАЗИВНОГО 1НСТРУМЕНТА

Виконаш дослщження впливу структурних napaMeTpiB жорстко-пружного абразивного шструмента на довжину шлiфування масивно'1 деревини та об'ем зiшлiфо-ваного матерiалу.

Eng. I. V. Petrishak - NUFWT of Ukraine Substation of structure parameters of rigid-elastic abrasive instrument

The researches of influencing of structure parameters of rigid-elastic abrasive instrument on length of grinding massive wood and volume of a removed material are made.

Основне завдання шл1фування полягае у знятп м1кронер1вностей з по-верхш деревини, як утворилися тд час операцш мехашчного оброблення (стругання, фрезерування) i шдготовлення оброблених поверхонь для яюсно-го виконання наступно! технолопчно1 операци - опорядження. Для того, щоб з вихщно! шорсткостi поверхнi деревини Rmmax = 65 мкм отримати кiнцеву Rmmax = 16 мкм використовують багаторазове шлiфування з поступовим зменшенням номера зернистост шлiфувальних шкурок. При цьому, необхщ-но зiшлiфувати шар деревини товщиною 8= 0,1...0,08 мм [1].

Використання шлiфувальноl шкурки, пелюсткових крупв, еластичних абразивних iнструментiв не завжди забезпечуе яюсне та ефективне оброблення плоских та профшьних поверхонь деталей, виготовлених з масивно! деревини, саме через недостатню товщину зiшлiфованоl деревини [2]. Адже, для забезпечення стабшьно низько! рiвномiрноl шорсткост на всiй поверхнi деревини мшмальна товщина зiшлiфованого матерiалу, за умови оброблення шструментами з номером зернистост z = 8 повинна становити не менше 8=

= 0,012...0,020 мм, iнструментами г = 16 - не менше 8 = 0,025...0,035 мм, а iнструментами г = 25 - не менше 8= 0,04.0,05 мм.

Власне актуальним е дослiдження з визначення впливу структурних характеристик абразивних сегмент1в жорстко-пружного шструмента на по-казники процесу шлiфування масивно! деревини, а саме на:

1) довжину шлiфування за перюд стiйкостi Ь, п.м. за умови, що шорсткiсть поверхш не перевищуе пiдчас оброблення:

■ шструментами з номером зернистост г = 25 - Еттах = 32 мкм;

■ шструментами з номером зернистост г = 16 - Еттах = 24 мкм;

■ шструментами з номером зернистосп г = 8 - Яттах = 16 мкм;

2) об'ем зiшлiфованоl деревини Уд, см .

У результат експериментальних дослщжень впливу об'емного вмiсту зерна Уз та об'емного вмiсту в'яжучого Ув на показники процесу шлiфування встановлено, що ютотний вплив мае кшьюсть сегментiв п. Абразивнi сегмен-ти, залежно вiд !х маси, умовно подшет на "важю" та "легю" [3].

Якщо шлiфувати деревину iнструментами з "важкими" сегментами (рис. 1) i за умови, що один зi структурних чинниюв зафiксований на нижньому рiвнi змiни, наприклад Ув = 10 %, то зi збiльшенням об'емного вмюту зерна вiд Уз = 42 % до Уз = 48 % твердють сегментiв зростае.

юоо

800

я

600

Ш

200

- 1

2 3

}- 4 7 5

1

1 -

42

43,5

45

№

43

Об'<

К %

> емнии вм1ст зерна

Рис. 1. Залежшсть довжини шлiфування Ь вiд об'емного вмЬсту зерна Уз:

1 - Ь = 4 мм; 2 - Ь = 5 мм; 3 - Ь = 6 мм; 4 - Ь = 7 мм; 5 - Ь = 8 мм;

п = 18; г = 8; Ув = 10 %

Але незважаючи на збшьшення твердосл, шд дiею значних зусиль рь зання, викликаних великими вiдцентровими силами, цш зерна, "мiсточки" в'яжучого штенсивно вириваються з поверхнi сегмента i у насамперед з пе-редньо! кромки, що призводить до появи глибоких рисок на поверхш деревини. Глибина шлiфування, шорстюсть оброблено! поверхнi зростають, довжи-на шлiфування рiзко зменшуеться. Абразивнi iнструменти з п = 18 i мтмаль-ною твердiстю сегментiв Н = 60.90 МПа працюють у режимi зношення.

У разi шлiфування деревини шструментами з "важкими" сегментами i за умови, що один зi структурних чинниюв зафшсований на верхньому чи се-

редньому рiвнях змiни, наприклад Уз = 48 %, то зi збiльшенням Ув вiд Ув = = 10 % до Ув = 16 % довжина шшфування також рiзко зменшуеться, але з ш-шо! причини. Зi збiльшенням об'емного вмюту в'яжучого абразивнi зерна ще мщшше утримуються у тiлi сегмента. Поступово затуплюючись, вони разом з "мюточками" в'яжучого утворюють великi дiлянки стирання, як сприяють зростанню сили тертя. К^м цього, пiд дiею значних зусиль рiзання, виклика-них великими вщцентровими силами, iнструмент зiшлiфовуе стружку максимально! товщини, яка не може розмютитися в мiжзерновому простор^ а ущiльнюеться в ньому. Вщбуваеться швидке залайожування абразивно! поверхш iнструмента, зростання шорсткостi оброблено! поверхш та зменшення довжини шлiфування. Шифувальш iнструменти з п = 18 сегмент1в i твердю-тю Нкр = 140...220 МПа працюють в режимi заяложування з можливим по-дальшим пiдпалюванням поверхнi деревини.

42 455 45 46.5

Об'емний вмшт зерна У3, %

Рис. 2. Залежшсть довжини шлiфування Ь вiд об'емного вм^ту зерна Уз:

1 - Ь = 4 мм; 2 - Ь = 5 мм; 3 - Ь = 6мм; 4 - Ь =7мм; 5 - Ь = 8 мм;

п = 30; г = 25; Ув = 16 % При шлiфуваннi деревини шструментами з великою кшьюстю абра-зивних сегменлв, тобто "легкими", шдвищуеться його еластичшсть, зменшу-ються сили рiзання (рис. 2). Зi збiльшенням об'емного вмiсту зерна Уз чи об'емного вмiсту в'яжучого Ув в абразивних сегментах зростае твердють, зменшуеться !х пористiсть, що пояснюеться збiльшенням сили взаемозв'язку мiж абразивними зернами за рахунок зменшення вщстат мiж ними при дос-татнш кiлькостi в'яжучого. В процесi оброблення полегшеш умови роботи, мiцне утримання абразивних зерен в'яжучим, мала пористють сегмент1в приз-водять до зменшення глибини шлiфування, шорсткостi оброблено! поверхш ^ вiдповiдно, до збiльшення довжини шлiфування.

Дослiдженнями встановлено, що жорстко-пружш iнструменти залеж-но вiд номера зернистост г мають сво! ращональш об'емнi вмiсти зерна Уз, при яких об'ем зiшлiфовано! деревини Уд е максимальним (рис. 3).

Так, в шструментах з номером г = 8 ращональним е Уз = 42... 43,5 %, для г = 16 - Уз = 45...46,5 %, для г = 25 - Уз = 48 %. Отже, у процесi шлiфу-

вання зi збiльшенням номера зернистостi шструмента для забезпечення максимального об'ему зiшлiфованоl деревини Уд необхiдно збшьшувати i У3. 1200

1000

800

600

400

200

1-

__ -4 (- - -- - < -в—24 Ж 25

-1 i р^-

42

43,5

45

46,5

48

Уз

Рис. 3. Залежшсть об'ему зiшлiфованоiдеревини Уд вiд об'емного вмкту зерна Уз:

1 - г = 8; 2 - г = 12; 3 - г = 16; 4 - г = 20;5 - г = 25; п = 30; г = 25; Ув = 10 % Якщо шшфувати деревину шструментами з об'емним вмютом зерна Уз = 42 % i за умови, що вс iншi параметри зафшсоваш на рiвнi показаному на рис. 3, то довжина шшфування складатиме 1160 м.п., глибина оброблення - 8= 0,04 мм, об'ем зiшлiфованоl деревини - Уд = 935 см3, а при шшфуванш шстру-ментами з Уз = 48 % - довжина шшфування буде рiвною Ь = 2100 м.п., глибина 8= 0,025 мм, Уд = 1040 см . Тому, домшуючим чинником у впливi на об'ем зш-лiфованоl деревини в "м'яких" iнструментах буде бшьша глибина оброблення при меншш довжинi шлiфування, а в "твердих" iнструментах - навпаки.

Прийнято вважати, що збшьшення об'емного вмiсту в'яжучого у абра-зивних iнструментах збшьшуе 1х зносостiйкiсть i цей вплив бшьш iстотний, нiж у випадку збшьшення об'емного вмюту зерна. Збшьшення зносостшкост iнструмента сприяе зменшенню Уд, як це iлюструе рис. 4.

Об'емний в\пст в'яжучого Уе, %

Рис. 4. Залежшсть об'ему зiшлiфованоiдеревини Уд вiд об'емного вмсту в'яжучого V,в

1 - г = 8; 2 - г = 12; 3 - г = 16; 4 - г = 20; 5 - г = 25; п = 30; Уз = 48 %; Ь = 8 мм

0

У даному разi величини п, V.. i Ь зафiксованi на верхнiй межi iнтервалу змiни. При максимальному об'емному вмют зерна V:;, = 48 % збшьшення VI, призводить до шдвищення твердостi абразивних сегментiв, у результат чого зменшуються шорсткiсть оброблено! поверхш, глибина шшфування, а довжи-на шлiфування зростае. Так, при шлiфуваннi жорстко-пружними шструмента-ми з номером зернистост г = 25 з = 48 % i = 10 % глибина оброблення становить 8= 0,025 мм, довжина шшфування - 2100 м.п., а при шлiфуваннi шструментами з Уз = 48 % i Ув = 16 % глибина оброблення спадае вдвiчi i становить 8= 0,0125 мм, тодi як довжина шлiфування зростае всього в 1,5 раза i становить Ь = 3200 м.п.

Заслуговуе на увагу така закономiрнiсть. Твердють абразивних сег-ментiв залежить вiд спiввiдношення в них об'емних вмю^в зерна та в'яжучого, причому однакову твердють можуть мати сегменти з !х рiзним сшввщно-шенням. Так, твердiсть Мз - Нкр = 140 МПа мають сегменти з номером зер-нистост г = 25 з таким сшввщношенням Ув та Уз:

Уз = 48 % - У, = 10 %; Уз = 45 % - У, = 13 %; Уз = 42 % - У, = 16 %.

Пористiсть усiх сегментiв е однаковою i рiвна Уп = 42 %. Але працю-ють вони по рiзному. У разi оброблення деревини iнструментами з Уз = 48 % та Ув = 10 % глибина шлiфування становить 8= 0,04 мм при довжиш Ь = = 1160 м.п., Уд = 935 см . Таю шструменти працюють у режимi самозагос-трення. Якщо шлiфувати деревину iнструментами з Уз = 42 % та Ув = 16 %, то глибина шлiфування складатиме 8= 0,027 мм при довжиш шлiфування 815 м.п., Уд = 440 см . Таю шструменти працюють у режимi заяложування. Отже, кращими за продуктившстю будуть жорстко-пружш шструменти одна-ково! твердостi, але з меншим номером структури.

Висновок

У результат проведених експериментальних дослiджень обгрунтовано вибiр структурних параметрiв жорстко-пружних абразивних iнструментiв, при обробленш якими показники процесу шлiфування будуть максимальними.

Номер зернистостi шструмента г = 8.

Об'емний вмют зерна - Уз = 42.43,5 %, об'емний вмют в'яжучого -Ув = 10 %; твердють iнструмента вiдкрито! 10 структури дуже м'яка ВМ1 i становить Нкр = 60.90 МПа; довжина шлiфування становитиме Ь = = 1000.1400 м.п., глибина шлiфування - 8= 0,015.0,019 мм, об'ем зiшлiфо-вано! деревини - Уд = 380.420 см ; шорстюсть оброблено! поверхш -Кмтах = 16 мкм; абразивш шструменти працюють у режимi зношення.

Номер зернистос^ шструмента г = 16.

Об'емний вмют зерна - Уз = 45.46,5 %, об'емний вмют в'яжучого -Ув = 10 %; твердють iнструмента середньо! 8 i вщкрито! 9 структур м'яка М1, М2 i становить Нкр = 100.125 МПа; довжина шлiфування становитиме Ь = = 1050.1670 м.п., глибина шлiфування - 8= 0,02.0,03 мм, об'ем зiшлiфова-но! деревини - Уд = 600.670 см ; шорстюсть оброблено! поверхш - Яттах = = 24 мкм; шструменти працюють у режимi самозагострення.

Номер зернистос^ шструмента г = 25.

Об'емний вмют зерна - Уз = 48 %, об'емний вмют в'яжучого -Ув = 10 %; твердють шструмента середньо! 7 структури м'яка М3 i становить Нкр = 120.140 МПа; довжина шлiфування становитиме Ь = 1300.1650 м.п., глибина шлiфування - 8= 0,03.0,043 мм, об'ем зiшлiфованоl деревини -Уд = 935.1040 см ; шорстюсть оброблено! поверхнi - Кштах = 32 мкм; абра-зивш iнструменти працюють у режимi самозагострення.

Лггература

1. Буглай Б.М., Гончаров Н.А. Технология изделий из древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1985. - 314 с.

2. Заець 1М. Обробка деревини 1 деревинних матерiалiв абразивами. - Л.: ЛДКФ, 2001. - 210 с.

3. Петришак 1.В. Визначення конструктивних параметрiв жорстко-пружного абразивного шструмента// Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: НЛТУ Украши, 2003, вип. 13.1. - С. 137-141.

УДК 673.0: 634.0: 658.2: 62-505.5 Acnip. В.1. Дерев'янко - УКРНДНЦПССЯ

ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ РОЗМ1РНИХ ПАРАМЕТР1В

Л1СОМАТЕР1АЛ1В

Поставлено та виршено завдання оптимiзацii стввщношення мiж дiаметром пиловника та розмiрами поперечного nepepi3y пиломатерiалiв, що випилюють i3 нього. Зроблено висновок щодо необхiдностi диференцiйованого пiдходy до вибору брусового або розвального способiв розпилювання пиловника вiдповiдно великого i малого дiаметрiв.

Ключов1 слова: лiсоматерiали, розмiрнi параметри, розпилювання

Doctorate V.I. Derevjanko - UKRSRSC PSSQ Theoretical justification of dimensional parameters of timber

It was put and solved tasks of optimisation correlation between the logs diameter and sizes of cross section of saw-timbers, which cut from it. It was made conclusions about necessity of using varied approach for the choice of sawing methods for large and little diameter of timber.

Keywords: timber, dimensions parameters, sawing

Результати анашзу р1зних вар1ант1в теори максимальних постав1в показали, що ця теор1я е прекрасною шюстращею чинност закону збереження маси деревини на еташ перетворення круглих л1соматер1ал1в у пиломатерь али. Тому, очевидна наукова i практична доцшьшсть ii подальшого розвитку, як теоретичноi основи стандартизацii л1соматер1ал1в.

Як розвиток теори максимальних постав1в було поставлено завдання розпилити колоду таким чином, щоб одержати квадратний брус та декшька б1чних дощок з обапола. Цей споЫб розпилювання мае певш переваги пор1в-няно з шшими. Особливо, коли потр1бно одержати велику кшьюсть обр1зних дощок однаковоi ширини при мш1мальному розсдаванш габаритних розмь р1в. У таких випадках краще використовуються яюст зони колод i шдви-щуеться корисний вихiд продукци [1, с. 79].

Розмiри бiчних дощок були обчисленi за допомогою того ж матема-тичного апарату, що використав Х.Л. Фельдман [2, с. 29] - основоположник теори максимальних поставiв. А саме, шляхом ршення в загальному виглядi